(57)【要約】【課題】  ヒートシンクのフィンからの熱放散を効果的に高めることができるようにする。【解決手段】  一面側に発熱する半導体部品Ｓが接合され、他面側に複数のフィン１２２が突設されてなるヒートシンク１２と、ヒートシンク１２のフィン１２２が突設された他面側に対向配置され、複数のブレード１４６が形成されてなるインペラ１４４を有するファンモータ１４とを備える電子部品冷却装置１０において、ファンモータ１４のヒートシンク１２側の中心には空気流がファンモータ１４の中心を通るように案内する整流錘１４７がヒートシンク１２側に突出して形成され、整流錘１４７には複数の小翼１４８が設けられている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱を伴う電子部品を冷却する電子部品冷却装置であって、一面側が前記電子部品に接合し他面側に複数のフィンが突設されてなるヒートシンクと、該ヒートシンクの他面側に対向配置され回転により前記ヒートシンクの他面側に空気流を生じさせるインペラを有するファンモータとを備え、前記ファンモータの前記ヒートシンク側の中心には、前記空気流が前記ファンモータの中心を通るように案内する整流錘が前記ヒートシンク側に突出して形成され、前記整流錘には複数の小翼が設けられていることを特徴とする電子部品冷却装置。
【請求項２】
前記複数の小翼は、前記整流錘の軸心を中心とした回転対称の位置に配列され、かつ、径方向外方に向かうに従って幅が広くなる形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の電子部品冷却装置。
【請求項３】
前記複数の小翼は、一回転方向に湾曲した形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の電子部品冷却装置。
【請求項４】
前記複数の小翼と前記インペラとが連続して一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電子部品冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられるＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の発熱を伴う電子部品を冷却するための電子部品冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられるＣＰＵやＭＰＵ等の発熱を伴う電子部品を冷却するため、電子部品冷却装置が用いられている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２０４０７８号公報
【０００４】
この電子部品冷却装置は、一面側に互いに平行に突出形成された複数のフィンを有するヒートシンクと、このヒートシンクを冷却するためのファンモータとから構成されたものである。このファンモータは、フレーム状のハウジングの中心部に駆動モータが設置され、この駆動モータの回転軸に複数のブレードを備えたインペラが取り付けられて構成されたものである。
【０００５】
ヒートシンクがＣＰＵやＭＰＵ等の発熱を伴う電子部品に密着して取り付けられることで電子部品から発生した熱がヒートシンクに伝達され、この伝達された発生熱がフィンから空気中に放散されることになる。このフィンからの空気中への熱放散は、駆動モータによりインペラが回転することにより生じる風の流れによって促進され、電子部品の過熱が防止される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の電子部品冷却装置においては、ヒートシンク及びファンモータは、それぞれ個別的には効率よく機能が発揮されるように設計されてはいるが、両者を組み合わせた状態で効率よく機能が発揮されるように設計されたものではないため、フィンからの空気中への熱放散があまり大きなものにはならないという問題があった。
【０００７】
すなわち、ファンモータの排気側における空気の流れは、ハウジングとインペラとの作用によって主として旋回流を形成することになる。このため、単に複数のフィンを並設しただけでは、隣接するフィン間に大きな空気の流れが形成されないことになり、フィンからの空気中への熱放散があまり大きなものとはならないという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、円滑な風の流れを形成するファンモータを有することにより、ヒートシンクのフィンからの熱放散を効果的に高めることができる電子部品冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、発熱を伴う電子部品を冷却する電子部品冷却装置であって、一面側が前記電子部品に接合し他面側に複数のフィンが突設されてなるヒートシンクと、該ヒートシンクの他面側に対向配置され回転により前記ヒートシンクの他面側に空気流を生じさせるインペラを有するファンモータとを備え、前記ファンモータの前記ヒートシンク側の中心には、前記空気流が前記ファンモータの中心を通るように案内する整流錘が前記ヒートシンク側に突出して形成され、前記整流錘には複数の小翼が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、例えば、ファンモータがインペラの回転によってヒートシンク側から空気を吸い込むように作用する場合、ヒートシンクの外周の空気がヒートシンクの隣接するフィンとフィンの間隙に径方向外方から内方に取り込まれると共に、ファンモータのヒートシンクとの反対側に軸線方向に吐き出される。この時、フィンの間隙に径方向外方から取り込まれた空気は、インペラのブレードの部分から空気が吸い込まれるだけでなく、ファンモータのヒートシンク側に突出して形成された整流錘とその外周部に設けられた小翼の部分からも空気が吸い込まれて、ヒートシンクとの反対側に軸線方向に排出されるため、ヒートシンクの中央部分においても十分に空気流が生じることになる。
【００１１】
このように、外部の空気が隣接するフィンの間隙を通ってファンモータのヒートシンク側に突出して形成された整流錘とその外周部に設けられた小翼に導かれ、インペラのブレードに沿って円滑に外部に排出されることから、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散を効果的に高めることができる。また、ファンモータがインペラの回転によってヒートシンク側に空気を吐出するように作用する場合は、空気の流動方向が前述の場合とは反対になり、同様にヒートシンクの中央部に空気が滞留せず、熱放散を効果的に高めることができる。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に係るものにおいて、前記複数の小翼は、前記整流錘の軸心を中心とした回転対称の位置に配列され、かつ、径方向外方に向かうに従って幅が広くなる形状に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、前記複数の小翼は、前記整流錘の軸心を中心として、対称の位置に設けられ、径方向外方に向かうに従って幅が広くなっているので、小翼とインペラのブレード間の空気流がより円滑に形成されることから、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散をさらに効果的に高めることができる。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に係るものにおいて、前記複数の小翼は、一回転方向に湾曲した形状に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、前記複数の小翼は、ファンモータの回転流の妨げになりにくいよう、湾曲し、かつ、径方向外方に向かうに従って幅が広くなり、小翼とインペラのブレード間の空気流もより円滑に形成されることから、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散を一層効果的に高めることができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに係るものにおいて、前記複数の小翼と前記インペラとが連続して一体に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、例えば、ファンモータがインペラの回転によってヒートシンク側から空気を吸い込むように作用する場合、ヒートシンクの外周の空気がヒートシンクの隣接するフィンとフィンの間隙に径方向外方から内方に取り込まれると共に、ファンモータのヒートシンクとの反対側に軸線方向に吐き出される。この時、フィンの間隙に径方向外方から取り込まれた空気は、インペラのブレードの部分から空気が吸い込まれるだけでなく、ファンモータのヒートシンク側に突出して形成された整流錘とその外周部に設けられた小翼の部分からも空気が吸い込まれる。小翼とブレードが連続していることから、小翼の部分から吸い込まれた空気がそのままブレードまで導かれ、乱流や渦流とならずに円滑にヒートシンクとの反対側に軸線方向に排出されるため、ヒートシンクの中央部分においても十分に空気流が生じることになる。
【００１６】
このように、外部の空気が隣接するフィンの間隙を通ってファンモータのヒートシンク側に突出して形成された整流錘とその外周部に設けられた小翼に沿ってそのままブレードまで導かれて円滑に外部に排出されることから、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散をさらに一層効果的に高めることができる。また、ファンモータがインペラの回転によってヒートシンク側に空気を吐出するように作用する場合は、空気の流動方向が前述の場合とは反対になり、同様にヒートシンクの中央部に空気が滞留せず、熱放散をさらに一層効果的に高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、発熱を伴う電子部品を冷却する電子部品冷却装置であって、一面側が前記電子部品に接合し他面側に複数のフィンが突設されてなるヒートシンクと、該ヒートシンクの他面側に対向配置され回転により前記ヒートシンクの他面側に空気流を生じさせるインペラを有するファンモータとを備え、前記ファンモータの前記ヒートシンク側の中心には、前記空気流が前記ファンモータの中心を通るように案内する整流錘が前記ヒートシンク側に突出して形成され、前記整流錘には複数の小翼が設けられている。
【００１８】
よって、外部の空気がヒートシンクの隣接するフィンとフィンの間から内部に取り込まれる場合だけではなく、外部の空気が軸線方向から内部に取り込まれる場合であっても、整流錘とその外周に設けられた小翼に沿ってヒートシンクの開口部からファン中心部までの間を隣接するフィンとフィンとの間を空気が通り、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散を効果的に高めることができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、請求項１に係るものにおいて、前記複数の小翼は、前記整流錘の軸心を中心とした回転対称の位置に配列され、かつ、径方向外方に向かうに従って幅が広くなっている。この構成によれば、小翼は径方向外方に向かうに従って幅が広くなっているので、小翼とインペラとの間の空気がより円滑に流れるため、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散をさらに効果的に高めることができる。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項２に係るものにおいて、前記複数の小翼は、一回転方向に湾曲した形状に形成されている。この構成によれば、小翼は、ファンモータの回転時の空気の回転に沿うように一回転方向に湾曲しているので、空気がより一層円滑に流れるため、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散を一層効果的に高めることができる。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかに係るものにおいて、前記複数の小翼と前記インペラとが連続して一体に形成されている。よって、小翼とインペラが連続しているので、外部の空気がヒートシンクの隣接するフィンとフィンの間から内部に取り込まれる場合だけではなく、外部の空気が軸線方向から内部に取り込まれる場合であっても、空気の流れがさらに円滑に形成され、隣接するフィンの間隙に放熱により加熱された空気が滞留しなくなり、ヒートシンクのほぼ全域のフィンからの熱放散をさらに一層効果的に高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
まず、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却装置について説明する。図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却装置の放熱動作を説明するための図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却装置に用いるインペラの整流錘の底面図である。なお、図１及び図２において、第１の実施形態に係る電子部品冷却装置のインペラ１４４のブレード１４６の枚数は８枚であるが、図面上では、左右の２枚のみを表し、便宜上６枚を省略している。
【００２３】
これらの図において、電子部品冷却装置１０は、パーソナルコンピュータ等の電子機器に用いられる電子部品であるＣＰＵやＭＰＵ等の発熱を伴う半導体部品Ｓに密着した状態で取り付けられるヒートシンク１２と、このヒートシンク１２を強制的に冷却させるファンモータ１４と、このファンモータ１４をヒートシンク１２に取り付けるための環状連結部材１６とから構成されている。
【００２４】
ヒートシンク１２は、金属材料（例えばアルミニウム）等の熱伝導率の大きな放熱性材料で構成されたもので、一面側をＣＰＵやＭＰＵ等の発熱を伴う半導体部品Ｓに密着した状態で取り付ける平面視正方形の板状の取付部１２１と、この取付部１２１に取り付けられる半導体部品Ｓとは反対側の面である他面側に略等間隔で互いに平行した状態で立設された矩形の板状の複数のフィン１２２とから構成されている。そして、隣接するフィン１２２間の空間は外部に連通し、開口部１２３が形成される。
【００２５】
ファンモータ１４は、合成樹脂材料等の絶縁材料で構成された平面視正方形のハウジング１４１と、このハウジング１４１の中央部に設置された駆動モータ１４２と、この駆動モータ１４２の回転軸１４３と一体となって回転するように取り付けられた合成樹脂材料等で構成されてなるインペラ１４４とから構成されている。ハウジング１４１には図示しないが、その上面中央部に放射状リブを介して一体に形成された支持板が存在し、この支持板に駆動モータ１４２が支持されている。
【００２６】
このインペラ１４４は、駆動モータ１４２のロータの一部を構成する円筒状部１４５と、この円筒状部１４５の外周面から周方向所定間隔をおいて放射状に伸びる複数のブレード１４６とを備えている。なお、ハウジング１４１の内側は円筒状に構成され、このハウジング１４１の内側でブレード１４６が回転するようになっている。
【００２７】
インペラ１４４の中心に位置する円筒状部１４５のヒートシンク１２に対向する面には、周面が傾斜状を有し、ヒートシンク１２側の先端が凸状となる整流錘１４７が円筒状部１４５と一体に形成されている。また、この整流錘１４７の外周には、４枚の小翼１４８がインペラの回転軸を中心とした回転対称の位置に配列されている。小翼１４８は、整流錘１４７の先端から駆動モータ１４２のロータ側に向かうに従って、徐々に径方向外方に拡がっている。
【００２８】
環状連結部材１６は、ファンモータ１４におけるハウジング１４１のヒートシンク１２側の端縁（下端縁）に一体に連設された合成樹脂材料等の絶縁材料からなる平面視正方形の環状であり、そのヒートシンク１２側の端縁（下端縁）がヒートシンク１２の開口部１２３の上部を覆うように固着されることにより、隣接するフィン１２２間の開口部１２３を確保した状態でファンモータ１４がヒートシンク１２に対して一体的に取り付けられることになる。
【００２９】
図１は、上記のように構成された電子部品冷却装置１０において、外部の空気がヒートシンク１２における隣接するフィン１２２間の開口部１２３から内部に取り込まれ、この取り込まれた空気がインペラ１４４の隣接する２つのブレード１４６の隙間から外部に排出されるようにファンモータ１４が回転駆動される場合の放熱作用を説明するための図である。
【００３０】
すなわち、ヒートシンク１２における隣接するフィン１２２間の開口部１２３から電子部品冷却装置１０の内部に取り込まれた空気は、インペラ１４４のブレード１４６の部分から空気が吸い込まれるだけでなく、整流錘１４７に設けられた小翼１４８の部分からも空気が吸い込まれて、ヒートシンク１２との反対側に軸線方向に流れ、インペラ１４４の隣接する２つのブレード１４６の隙間から外部に排出される（実線矢印）。このため、ヒートシンク１２の中央部分においても十分に空気流が生じるので、外部から取り込まれた空気がヒートシンク１２の中央部やヒートシンク１２とインペラ１４４との間で乱流や渦流となって滞留することがなくなる。
【００３１】
また、開口部１２３から取り込まれた空気は、ブレード１４６及び小翼１４８の回転によってインペラ１４４の中心に形成された整流錘１４７の周りに低圧領域（他の箇所よりも気圧の低い領域）が形成されることによっても、実線矢印で示すように、隣接するフィン１２２の間隙を通ってインペラ１４４の中心部側に導かれ、インペラ１４４の中心部近傍を横切って外部に排出されることになる。
【００３２】
このように、隣接するフィン１２２間の開口部１２３から取り込まれた空気が隣接するフィン１２２の間隙を通って、ファンモータ１４のヒートシンク１２側に突出して形成された整流錘１４７とその外周部に設けられた小翼１４８に導かれ、インペラ１４４のブレード１４６に沿って円滑に外部に排出されることから、隣接するフィン１２２の間隙に、放熱により加熱された空気が滞留しなくなり、ヒートシンク１２のほぼ全域のフィン１２２からの熱放散が効果的に高められることになる。
【００３３】
図２は、上記のように構成された電子部品冷却装置１０の放熱作用のうち、外部の空気がインペラ１４４の隣接するブレード１４６の間隙を通って軸線方向から内部に取り込まれると共に、ヒートシンク１２における隣接するフィン１２２間の開口部１２３から電子部品冷却装置１０の外部に排出されるようにファンモータ１４が回転駆動される場合の放熱作用を説明するための図である。
【００３４】
すなわち、隣接するブレード１４６の間隙を通って内部に取り込まれた空気のうち、ブレード１４６の軸線方向から内部に取り込まれた空気は、実線矢印で示すように、整流錘１４７に設けられた小翼１４８に沿ってフィン１２２の中央部側に導かれ、インペラ１４４の中心部近傍を横切って隣接するフィン１２２の間隙を通って開口部１２３から外部に排出される。
【００３５】
このように、ブレード１４６の軸線方向から内部に取り込まれた空気が整流錘１４７に設けられた小翼１４８に沿って一旦はフィン１２２の中央部側に導かれ、インペラ１４４の中心部近傍を横切って隣接するフィン１２２の間隙を通って開口部１２３から電子部品冷却装置１０の外部に排出されることから、隣接するフィン１２２の間隙に放熱により加熱された空気が滞留しなくなり、ヒートシンク１２のほぼ全域のフィン１２２からの熱放散が効果的に高められることになる。
【００３６】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却装置について説明する。図４において、第２の実施形態に係る電子部品冷却装置のインペラ１４４のブレード１４６の枚数は６枚であるが、図面上では、左右の２枚のみを表し、便宜上４枚を省略している。なお、図４及び図５において、上記第１の実施形態に係る電子部品冷却装置と実質的に同様の構成を有する部分については、同じ図番を付し、その説明は割愛する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却装置の要部断面図である。図５は、本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却装置に用いるインペラの整流錘の底面図である。
【００３７】
インペラ１４４の中心に位置する円筒状部１４５のヒートシンク１２に対向する面には、周面が傾斜状を有し、ヒートシンク１２側の先端が凸状となる整流錘１４７が円筒状部１４５と一体に形成されている。また、この整流錘１４７の外周には、一回転方向に湾曲した形状の３枚の小翼２４８がインペラ１４４の回転軸を中心として軸対称の位置に配列されている。小翼２４８は、整流錘１４７の先端から駆動モータ１４２のロータ側に向かうに従って、徐々に径方向外方に拡がっている。この小翼２４８はファンモータ１４の回転流に沿うように湾曲した形状となっており、空気流を妨げず、ファンモータ１４が高速回転する場合に適している。
【００３８】
よって、外部の空気がヒートシンク１２の隣接するフィン１２２の間から内部に取り込まれる場合だけではなく、外部の空気が軸線方向から内部に取り込まれる場合であっても、整流錘１４７の外周に設けられた一回転方向に湾曲した形状の小翼２４８に沿って円滑に空気が流れるので、隣接するフィン１２２の間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンク１２のほぼ全域のフィン１２２から熱放散をより効果的に高めることができる。
【００３９】
図６は、本発明の第３の実施形態に係る電子部品冷却装置の要部断面図である。図６において、第３の実施形態に係る電子部品冷却装置のインペラ３４４のブレード３４６及び小翼３４８の枚数はともに８枚であるが、図面上では、左右の２枚のみを表し、便宜上６枚を省略している。なお、図６において、上記第１の実施形態に係る電子部品冷却装置と実質的に同様の構成を有する部分については、同じ図番を付し、その説明は割愛する。
【００４０】
インペラ３４４は、駆動モータ１４２のロータの一部を構成する円筒状部１４５と、この円筒状部１４５の外周面から周方向所定間隔をおいて放射状に伸びる８枚のブレード３４６とを備えている。インペラ３４４の中心に位置する円筒状部１４５のヒートシンク１２に対向する面には、周面が傾斜状を有し、ヒートシンク１２側の先端が凸状となる整流錘１４７が円筒状部１４５と一体に形成されている。この整流錘１４７の外周には、整流錘１４７の先端から駆動モータ１４２のロータ側に向かうに従って、徐々に径方向外方に拡がっている８枚の小翼３４８が回転軸を中心としてそれぞれ回転対称の位置に設けられ、小翼３４８とブレード３４６は点線で囲まれた部分において連続して一体に形成されている。小翼３４８は回転軸を中心としてそれぞれ回転対称の位置に形成されなければならないので、例えば、ブレード３４６が５枚の場合は小翼３４８も５枚、ブレード３４６が９枚の場合は小翼３４８が３枚のように、ブレード３４６の枚数は小翼３４８の枚数の倍数でなければならない。
【００４１】
電子部品冷却装置１０内の空気の流れは、第１の実施形態において説明した通りであるが、ファンモータ１４の回転数によっては、小翼１４８からブレード１４６に空気が円滑に流れない場合がある。しかしながら、第３の実施形態においては、図６の点線で囲まれた部分において、ブレード３４６と小翼３４８が接続しているので、実線矢印で示すように、外部の空気がヒートシンク１２の隣接するフィン１２２の間から内部に取り込まれ、整流錘１４７の外周に設けられた小翼３４８に沿ってそのままブレード３４６まで導かれ、乱流や渦流とならずに円滑にヒートシンク１２との反対側に軸線方向に排出される。よって、隣接するフィン１２２の間隙に放熱により加熱された空気が滞留することなく、ヒートシンク１２のほぼ全域のフィン１２２から熱放散をさらに一層効果的に高めることができる。また、ファンモータ１４がインペラ３４４の回転によってヒートシンク１２側に空気を吐出するように作用する場合は、空気の流動方向が前述の場合とは反対になり、同様にヒートシンク１２の中央部に空気が滞留せず、熱放散をさらに一層効果的に高めることができる。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、以下に述べるような種々の変形態様を採用することができる。
【００４３】
例えば、ヒートシンクに形成された複数のフィン形状や配置も、実施形態に限るものではなく、また、ヒートシンクは矩形状フィンを平行に並べるよりも、回転軸を中心として放射状に並べた方が、ヒートシンク中央部に円滑に空気が流れるので、より効果的に空気を冷却することができる。更に、上記実施形態では、空気を冷媒としているが、空気以外の気体、液体を冷媒としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却装置の放熱動作を説明するための図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却装置の放熱動作を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電子部品冷却装置に用いるインペラの整流錘の下面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却装置の要部断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電子部品冷却装置に用いるインペラの整流錘の下面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電子部品冷却装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  電子部品冷却装置
１２  ヒートシンク
１４  ファンモータ
１２２  フィン
１４４，３４４  インペラ
１４６，３４６  ブレード
１４７  整流錘
１４８，２４８，３４８  小翼
Ｓ  半導体部品
【図１】
2005129804.tif 000003
【図２】
2005129804.tif 000004
【図３】
2005129804.tif 000005
【図４】
2005129804.tif 000006
【図５】
2005129804.tif 000007
【図６】
2005129804.tif 000008